随着计算机技术的迅猛发展,IPv4的地址空间已近枯竭,致使价格低廉、体积小巧的嵌入式设备无法大量接入网络。IPv6协议作为下一代网络的核心协议,较好地解决了当前IPv4协议所面临的问题,适应了未来网络基础设施在数量和质量上的要求。目前国内外还没有成熟的针对8位MCU的嵌入式IPv6协议栈,所以在嵌入式系统中引入IPv6协议,实现低端嵌入式设备联网的功能,具有很高的科研价值和经济效益。本文介绍了一个基于8位单片机的嵌入式IPv6协议栈的设计与实现,包括IPv6、ICMPv6、邻居发现和TCP协议以及网络接口模块。该协议栈采用层次化的体系结构,针对单片机资源有限的特点,对复杂的IPv6协议进行相应的裁剪,力求做到精简。同时,协议栈采用模块化的方法,结构清晰,便于扩充。另外,协议栈在数据结构、内存管理等方面针对8位MCU的特点也作了充分的考虑。本文还介绍了系统实现的硬件平台和以太网控制器驱动程序的设计。最后,在协议栈实现的基础上与已有的IPv4协议栈LwIP进行对比,通过性能测试结果与协议机制相结合的方法对协议栈的性能进行分析。协议栈以微控制器C8051F020作为硬件控制平台,通过以太网控制器CP2200与Internet相连,运行稳定。该协议栈具备代码尺寸小,运行时占用内存空间小等适合低端嵌入式设备的特点,具备很好的移植性和扩展性。本文中的性能分析结果对在低端嵌入式设备上实现IPv6协议的研发人员具有重要的理论指导意义。